Никель-кадмиевый щелочной аккумулятор

 

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к щелочным аккумуляторам, и может быть использовано в производстве и эксплуатации аккумуляторов. Достижение технического результата осуществляется за счет того, что в никель-кадмиевом щелочном аккумуляторе, содержащем корпус (2), раствор щелочного электролита, положительные и отрицательные электроды (1), разделенные сепаратором, положительные и отрицательные электроды изготовлены из пеноникеля, причем в положительные электроды добавлен никелевый порошок и они активируются в растворе азотно-кислого никеля, а в отрицательные электроды - кадмиевый порошок. Сепаратор изготовлен из полипропилена волокнистого мембранного. В качестве электролита взят калиево-литиевый электролит. Корпус (2) и крышка (4) изготовлены из полиамида литьевого. Техническим результатом, который необходимо достигнуть, является улучшение удельных характеристик аккумулятора. 1 ил.

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к щелочным аккумуляторам, и может быть использовано в производстве и эксплуатации аккумуляторов.

Известен никель-цинковый аккумулятор, в котором для повышения ресурса используют кислород, выделяющийся при заряде на положительном электроде, для окисления дендритов цинка, зарождающихся на отрицательном электроде. Аккумулятор содержит корпус, электролит, положительный и отрицательный электроды, разделенные сепаратором. Для облегчения диффузии кислорода к отрицательному электроду сепаратор имеет гладкую поверхность со стороны отрицательного электрода и ребристую со стороны положительного электрода (патент ФРГ 1496294, кл. 10/34 1971).

Недостатком этого аккумулятора является избыточность емкости цинкового электрода, что снижает удельные характеристики, а также требует периодического разряда аккумулятора до нуля, чтобы предотвратить перезаряд цинкового электрода и усиленное дендритообразование. Это усложняет технологию эксплуатации аккумулятора.

Известен никель-цинковый аккумулятор, содержащий корпус, раствор щелочного электролита, положительные и отрицательные электроды, разделенные многослойным сепаратором, и пористые металлические вставки, расположенные в многослойном сепараторе между положительными и отрицательными электродами, указанные металлические вставки электрически соединены между собой (патент RU 2343599, МПК M10/30 (2006.01), 10.01.2009 г.).

Увеличение удельных характеристик данного аккумулятора достигается за счет использования металлических вставок, соединенных между собой.

Техническим результатом, который необходимо достигнуть, является улучшение удельных характеристик аккумулятора с одновременным упрощением конструкции.

Достижение технического результата осуществляется за счет того, что в никель-кадмиевом щелочном аккумуляторе, содержащем корпус, раствор щелочного электролита, положительные и отрицательные электроды, разделенные сепаратором, положительные и отрицательные электроды изготовлены из пеноникеля, причем в положительные электроды добавлен никелевый порошок, и они активируются в растворе азотно-кислого никеля, а в отрицательные электроды - кадмиевый порошок.

Сепаратор изготовлен из полипропилена волокнистого мембранного. В качестве электролита взят калиево-литиевый электролит. Корпус и крышка изготовлены из полиамида литьевого.

Выполнение положительных и отрицательных электроды из пеноникеля, а также добавление в положительные электроды никелевого порошка и их активация происходит в растворе азотно-кислого никеля, и добавление в отрицательные электроды - кадмиевого порошка позволяет значительно улучшить основные параметры аккумулятора: номинальную емкость увеличить до 120 А.ч., ресурс аккумулятора - до 1000 циклов.

Анализ известных технических решений по научно-технической и патентной документации показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».

Полезная модель поясняется чертежом:

Щелочной никель-кадмиевый аккумулятор по признаку конструкции электродов является металло-керамическим.

Аккумулятор состоит из пятидесяти пяти электродов 1 (двадцать семь положительных и двадцать восемь отрицательных), разделенных между собой сепараторами и помещенными в корпус 2. Пакет положительных и пакет отрицательных электродов 1 через борны 3 выведены на крышку 4 корпуса 2 аккумулятора. В процессе работы аккумулятора выделяется газ, для вывода которого в крышке 4 установлен клапан 5. Применяется калиево-литиевый щелочной электролит.

Электроды положительные, изготовленные из пеноникеля с добавлением никелевого порошка, активируются в растворе азотно-кислого никеля.

Электроды отрицательные изготовлены из пеноникеля с внесением в него кадмиевого порошка.

Сепараторы изготовлены из трехслойного полипропилена волокнистого мембранного.

Борны 3 выполнены из нержавеющей стали.

Корпус 2 аккумулятора и крышка 4 к нему изготовлены из полиамида литьевого.

Основные параметры щелочного никель-кадмиевого аккумулятора:

- номинальное напряжение - 1,2 В;

- номинальная емкость - 120 А.ч.

- габаритные размеры - 78×90×220;

- ресурс аккумулятора - не менее 1000 циклов.

- минимальный срок службы - 25 лет.

Сущность полезной модели поясняется примером практической реализации.

Разряд и заряд. При разряде щелочного аккумулятора гидрат окиси никеля NiOOH на положительном электроде, взаимодействуя с ионами электролита, переходит в гидрат закиси никеля Ni(OH)2, кадмий отрицательного электрода превращается в гидрат окиси кадмия CdOH2. Между электродами 1 возникает разность потенциалов, обеспечивающая протекание тока по внешней цепи и внутри аккумуляторов.

Суммарные основные уравнения процессов разряда и заряда в аккумуляторах имеют вид: активная масса положительных электродов состоит из гидроксида никеля, активная масса отрицательных электродов - из кадмия. Электролитом служит раствор гидроксида калия (KOH) с добавкой моногидрата гидроксида лития.

При заряде аккумулятора под действием электрической энергии, подводимой от внешнего источника тока, происходит окисление активной массы положительных пластин, сопровождаемое переходом гидрата закиси никеля Ni(OH)2 в гидрат окиси никеля NiOOH. В то же время активная масса отрицательных пластин восстанавливается с образованием кадмия Cd. Электрохимические реакции при разряде и заряде никель-кадмиевого аккумулятора могут быть выражены уравнением

2Ni(OOH)+2KOH+Cd2Ni(OH)2+2KOH+Cd(OH)2

Положительным качеством данного аккумулятора является то, что все компоненты, образующиеся в процессе заряда и разряда, практически нерастворимы в электролите и не вступают в какие-либо химические реакции. Электролит в процессе электрохимических реакций не расходуется, поэтому плотность его не изменяется. Это позволяет обходиться сравнительно небольшими количествами электролита, что делает эти аккумуляторы более компактными, чем кислотные.

Таким образом, вышеизложенные данные свидетельствуют о том, что заявленный аккумулятор прост в изготовлении, обладает повышенным ресурсом и возможностью оптимальной его эксплуатации. Технический результат достигнут.

Приведенные данные подтверждают возможность практической реализации заявленного аккумулятора с получением заявленного технического результата. Следовательно, заявленное полезная модель соответствует критерию "промышленная применимость".

1. Никель-кадмиевый щелочной аккумулятор, содержащий корпус, раствор щелочного электролита, положительные и отрицательные электроды, разделенные сепаратором, отличающийся тем, что положительные и отрицательные электроды изготовлены из пеноникеля, причем в положительные электроды добавлен никелевый порошок и они активируются в растворе азотно-кислого никеля, а в отрицательные электроды - кадмиевый порошок.

2. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что используется сепаратор из полипропилена волокнистого мембранного.

3. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что в качестве электролита взят калиево-литиевый электролит.

4. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что корпус и крышка изготовлены из полиамида литьевого.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к химическим источникам тока и может быть использована при конструировании и производстве свинцовых аккумуляторов

Изобретение относится к области очистки газа от пыли и может быть использовано в энергетике, черной и цветной металлургии, в цементной и в других отраслях промышленности

Полезная модель относится к электротехнике, а точнее, к устройствам заряда химических источников тока, и может быть использовано для заряда аккумуляторов, преимущественно, никель-кадмиевых и никель-металлгидридных герметичных цилиндрических, и защиты их от перегрузок, которые могут возникать в процессе эксплуатации этих изделий
Наверх